НПК «Механобр-техника»:

Блехман И. И., заведующий лабораторией, д-р физ.-мат. наук, профессор, iliya.i.blekhman@gmail.com

Вайсберг Л. А., научный руководитель, член-кор. РАН, д-р техн. наук, профессор, gornyi@mtspb.com

Рассматриваются основные физические факторы, обусловливающие процесс сегрегации частиц сыпучего материала под действием вибрации. В качестве модели процесса изучается движение частицы в колеблющейся среде, состоящей из инородных частиц. Рассматриваются три случая колебаний среды: горизонтальные круговые и прямолинейные колебания и вертикальные прямолинейные колебания. Для каждого случая выведены формулы, учитывающие влияние на среднюю скорость и направление движения частицы относительно среды (скорость сегрегации) эффекта, для которого предложено название «клин-эффект» (в иностранной литературе для определенных проявлений этого эффекта встречается термин «эффект бразильского ореха»). Решение нелинейных дифференциальных уравнений движения частицы выполнено путем использования подхода вибрационной механики и метода прямого разделения движений. В результате получены соотношения, определяющие направление и скорость сегрегации. Приведены результаты экспериментов.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты 14-08-00681 и 13-08-01201).

1. Блехман И. И. Вибрационная механика. М.: Физматлит, 1994. 400 с.
2. Блехман И. И., Джанелидзе Г. Ю. Вибрационное перемещение. М.: Наука, 1964. 410 c.
3. Блехман Л. И. О вибрационной выталкивающей силе и вибрационной плавучести // Обогащение руд. 2013. № 4. С. 21–29.
4. Вибрации в технике: cправочник в 6-ти тт. М.: Машиностроение, 1978–1981. Т. 4. 509 с.
5. Методы динамики частиц и дискретных элементов как инструмент исследования и оптимизации процессов переработки природных и техногенных материалов / В. А. Арсентьев, И. И. Блехман, Л. И. Блехман, Л. А. Вайсберг, К. С. Иванов, А. М. Кривцов // Обогащение руд. 2010. № 1. С. 30–35.
6. Надутый В. П., Лапшин Е. С. Вероятностные процессы вибрационной классификации минерального сырья. Киев: Наукова думка, 2005. 180 с.
7. The role of interstitial gas in the Brazil nut effect / M. Rhodes, S. Takeuchi, K. Liffman, K. Muniandy // Granular Matter. 2003. Vol. 5, Iss. 3. P. 107–114.
8. Членов В. А., Михайлов Н. В. Виброкипящий слой. М.: Наука, 1972. 343 с.
9. Aranson I. S., Tsimring L. S. Patterns and collective behavior in granular media: Theoretical concepts // Reviews of Modern Physics. 2006. Vol. 78. P. 641–692.
10. Dippel S., Luding S. Simulations on size segregation: geometrical effects in the absence of convection // Journal de Physique I France. 1995. Vol. 5, №. 12. P. 1527–1537. URL: http://www2.msm.ctw.utwente.nl/sluding/PAPERS/dippel_seg.pdf.
11. IUTAM Symposium on segregation in granular flows: Proc. of the IUTAM Symp. held in Cape May, NJ, USA. June 5–10, 1999. Edition 1 / By A. D. Rosato and D. L. Blackmore (Editors). Dordrecht, The Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 2000. 348 p. URL: http://download.springer.com/static/pdf/393/bok%253A978-94-015-9498-1.pdf?auth66=1392978133_e36fd68a8f1ab2551ff6b103514788e4&ext=.pdf.
12. Knight J. B., Jaeger H. M., Nagel S. R. Vibration-induced size separation in granular media: the convection connection // Physical Review Letters. 1993. Vol. 70, №. 24. P. 3728–3731.
13. Kudrolli A. Size separation in vibrated granular matter // Reports on Progress in Physics. 2004. Vol. 67. P. 209–247. URL: http://physics.clarku.edu/~akudrolli/rpp4_3_R01.pdf.
14. Mayer F. W. Fundamentals of potential theory of the jigging process // Proc. of the VII International Mineral Processing Congress. New York, 1964. Part 2. P. 75–97.
15. Левин Б. В. О сейсмическом механизме выталкивания валунов к поверхности грунта // ДАН СССР. 1990. Т. 312, № 2. С. 332–334.
16. Левин Б. В. Всплывание тяжелого шара в вибрирующем песке // Прикладная механика и техническая физика. 1991. № 3. С. 83–87.